具体实施方式
以下,参照附图说明本发明的适宜实施例。再有,下述的实施例示出本发明的一种形态,并不限定本发明,而是在本发明的范围内可任意地变更。本发明的一个特征在于:在形成液晶显示装置中使用的基板上形成的覆盖膜等的层时,不使其形状的端部的锥形为单一的,而是形成为具有不同的锥形角度。
〔半色调掩模〕
首先,说明在1个覆盖膜等的膜内形成不同的锥形时使用的半色调掩模。
半色调掩模利用了移相方式。以下说明移相方式。
在光通过物质时,其传播速度变慢,相应地,其相位也变化了。因此,如果在掩模上设置透明的薄膜,则可局部地改变相位。
将上述透明膜在变换相位的意义上称为移相器。在该方法中,在被形成了应复制的图形的掩模上设置了使光的相位变化的部分(移相器),利用通过移相器而改变了相位的光与不通过移相器而不改变相位的光的干涉,被称为移相方式。
如上所述,半色调掩模利用了上述移相方式。
半色调掩模利用与遮光部相当的吸收体,可使一部分的光通过。该一部分通过了的光与按原样通过的光相比,其相位反转了。因此,引起因相位反转导致的光强度的下降,与以往相比,可实施不同的光刻工序。例如,说明使用负型抗蚀剂实施曝光的情况。在半色调掩模中,以1个掩模可形成照射使光致抗蚀剂完全硬化的曝光量的区域(全透射区域)、照射使光致抗蚀剂成为不充分的硬化状态的曝光量的区域(中间透射区域)和不使光致抗蚀剂硬化的遮光区域。而且,在实施了曝光后通过进行显影处理,上述半色调掩模可将光致抗蚀剂形成为具有所希望的倾斜的结构。即,在全透射区域中,光致抗蚀剂的厚度较厚,在中间透射区域中,根据曝光量而变薄,在遮光区域中,光致抗蚀剂全部被剥离,制作了所希望的结构。
上述半色调掩模是利用一次的曝光处理可在基板上照射各种曝光量的掩模。即,在本发明中,通过使用上述半色调掩模,可在构成液晶显示装置的基板上的同一层内制作多个不同的角度。
例如,上述半色调掩模在采用了多间隙结构的半透射反射型液晶显示面板中,可良好地形成滤色层上的覆盖膜。详细地说,由于有源区(显示像素区域)中的覆盖膜的锥形具有倾斜度大的锥形,故可提高液晶显示装置的对比度。此外,由于处于显示区域的周边区域中的电极布线迂回部分中的覆盖膜的锥形的倾斜度小,故可良好地制作在其上方层叠的电极布线等。因而,本发明可制作显示品位高的半透射反射型液晶显示面板。再有,在第1实施例中详细地说明这一点。
此外,上述半色调掩模在多个取向分割型垂直取向模式液晶显示面板中可调节在红、绿、蓝的滤色层上设置的取向控制凸起的锥形。在垂直取向模式中,通过调节上述取向控制凸起的锥形,可使液晶分子的初始倾斜角最佳化。
即,由于通过调节液晶分子的初始倾斜角(预倾斜角),可变更电压-透射率曲线的陡峭性,故可在滤色层中改善不充分的色特性。详细地说,由于液晶所具有的波长依存性的缘故,光学特性随通过液晶层的光的波长而不同。即,对于滤色层的每种颜色来说,其电压-透射率曲线不同。通过液晶分子的初始倾斜角的最佳化,可调节该电压-透射率曲线的偏移,可改善液晶显示装置的色再现性。再有,在第2实施例中详细地说明这一点。
〔第1实施例〕
本实施例涉及多间隙方式的半透射反射型液晶显示面板上设置的滤色基板。上述滤色基板采取下述的结构:在玻璃或塑料等的基板上配置滤色层,在上述滤色层的上方配置作为保护膜的覆盖膜,在上述覆盖膜的上方再配置透明电极。上述覆盖膜的锥形的特征在于:具有多个不同的角度,上述角度是倾斜度大的锥形和倾斜度小的锥形。
〔液晶显示面板例1〕
使用图1、图2和图3说明具有本实施例的滤色基板的液晶显示面板的结构。图1示出在1点内的透射显示区域与反射显示区域之间将液晶的层厚变换为适当的值的多间隙方式的半透射反射型液晶显示面板的剖面图。图2示出滤色基板的平面图。图3(a)示出滤色基板的一部分的放大图,图3(b)示出滤色基板的一部分的立体图,图3(c)示出滤色基板的一部分的放大剖面图。
液晶显示面板100A的结构是这样的:经密封材料3贴合由玻璃或塑料基板等构成的基板1a与基板1b,在内部封入了液晶4。此外,在基板1a的外表面上按顺序配置相位差片6a和偏振片5a,在基板1b的外表面上按顺序配置相位差片6b和偏振片5b。此外,在偏振片5b的下方配置了在进行透射型显示时发出照明光用的背照光源(未图示)。
在基板1b上配置与本发明有关的滤色基板100a。在上述滤色基板100a中,在基板1b上部分地形成铝或铝合金或银合金等的光反射膜8。被形成光反射膜8的区域是在反射型显示中被利用的区域(以下称为反射显示区域)。在利用该区域并利用外部光进行反射型显示的情况下,外部光被光反射膜8反射,被观察者辨认。
在上述光反射膜8中以规定的间隔形成了开口。即,在开口的部分上未形成光反射膜8,该开口的区域成为透射显示区域。而且,形成了光反射膜8的区域、即开口以外的区域成为反射显示区域。
在反射显示区域中,在光反射膜8上形成了反射显示用滤色层。另一方面,在透射显示区域中,在未设置光反射膜8的区域上、在图1中在基板1b上形成透射显示用滤色层。在图1中,使用相同的材料,以不同的膜厚进行滤色层的色度和透射率的调节,形成了反射显示用滤色层和透射显示用滤色层。即,通过在光反射膜8的开口区域内也形成滤色层材料,使透射显示用滤色层的厚度比反射显示用滤色层的厚度厚。也可个别地形成反射显示用滤色层和透射显示用滤色层,个别地调节反射显示时和透射显示时的显示色。
而且,在图1中示出了在反射显示用滤色层上形成覆盖膜10、在透射显示用滤色层上未形成覆盖膜10的例子。由此,构成可调整液晶的层厚、在透射显示模式和反射显示模式这两种模式下可进行辨认性良好的图像显示的多间隙结构。再有,如果使反射显示用滤色层上的覆盖膜10的膜厚与透射显示用滤色层的覆盖膜的膜厚差为最佳化,则也可作成在透射显示用滤色层上形成了覆盖膜的多间隙结构。
在本发明的滤色基板100a上设置的上述覆盖膜10的锥形具有多个不同的角度,上述角度具有倾斜度大的锥形和倾斜度小的锥形。具有上述倾斜度小的锥形的区域是处于图3(c)中示出的显示区域的周边区域的电极布线迂回部分、即区域X,上述倾斜度小的锥形的底边与高度的比最好是8∶1至4∶1。例如,倾斜度小的锥形的角度α可定为约14°。此外,具有上述倾斜度大的锥形的区域是像素内的反射显示区域与透射显示区域的边界部分、即区域Y,上述倾斜度大的锥形的底边与高度的比最好是4∶1至2∶1。例如,上述倾斜度大的锥形的角度β可定为约26°。在此,所谓电极布线迂回部分,指的是连接到在显示区域中形成的电极上的布线和连接构成驱动电路的IC或连接端子等用的布线的形成区域。
在本发明的滤色基板100a中,在显示区域的周边区域的电极布线迂回部分、即区域X中,最好作成倾斜度小的锥形。例如,可将倾斜度小的锥形的角度α可定为约14°。通过将电极布线迂回部分(区域X)作成倾斜度小的锥形,可不发生电极布线等的布线断裂,可良好地实施透明电极2b的图形化化。此外,在作为显示区域的有源区内的区域Y中,最好作成倾斜度大的锥形。例如,可将倾斜度大的锥形的角度β定为约26°。在本发明中通过将有源区内作成倾斜度大的锥形,可提高液晶显示面板100A的对比度。
再有,通过用光学显微镜或电子显微镜观察,可测定上述覆盖膜10的锥形的角度。此外,作为上述以外的测定方法,也可用台阶差计或AFM来测定。
再者,在反射显示区域中,在覆盖膜10上形成ITO(铟锡氧化物)等的透明电极2b。此外,在透射显示区域中,在透射显示用滤色层上形成透明电极2b。在基板1b上以多个并列的条状形成了上述透明电极2b。此外,上述透明电极2b在与基板1a上设置的透明电极2a正交的方向上延伸,透明电极2a与透明电极2b的交叉区域内包含的液晶显示面板100A的构成部分构成1点。而且,在与1点对应的1色的滤色层中,利用红滤色层7a、绿滤色层7b、蓝滤色层7c这3色构成1个像素。再有,本发明的滤色层7的排列不限定于图2中示出的条状结构,也可应用于三角形排列或对角排列等各种排列。
这样,本发明的多间隙用滤色基板100a可提供使对比度提高的、布线断裂不良少的、高图像质量、高品位的半透射反射型液晶显示装置。
(掩模例1)
图4示出在本实施例中在覆盖膜的形成中使用的掩模例。图4(a)示出渐变缝隙光刻掩模,图4(b)示出两面光刻掩模。
图4(a)示出了渐变缝隙光刻掩模200。所谓渐变缝隙光刻掩模,是调节了缝隙宽度和缝隙间的间隙间距的光刻掩模。此外,也可使用采用了与上述渐变缝隙光刻掩模200相同的光学浓度设计的半色调掩模。
在第1实施例的半透射反射型液晶显示面板中,采用了在1点内的透射显示区域与反射显示区域之间将液晶的层厚变换为适当的值的多间隙方式。因此,在滤色基板100a中的透射显示区域中未设置覆盖膜10,在反射显示区域中配置了覆盖膜10。上述覆盖膜10的膜厚最好为约2μm。此外,1点内的覆盖膜10的边缘部的锥形最好是具有大的倾斜度的锥形。
覆盖膜10的有源区中的反射显示区域与透射显示区域的边界部分(区域Y)中的液晶的层厚与具有适当的设计值的透射显示区域或反射显示区域的液晶的层厚不同。即,由于上述覆盖膜10的透射显示区域与反射显示区域的边界部分(区域Y)的光程差不同,故如果上述区域Y的范围大,则成为液晶显示面板的对比度下降的原因。因而,为了使上述区域Y的范围为最小限度,覆盖膜10的有源区的边缘部最好成为倾斜度大的锥形。例如可将上述倾斜度大的锥形的角度β定为约26°。
此外,在电极布线迂回部分(区域X)中,为了改善在覆盖膜10的上方设置的透明电极2b的图形化性,覆盖膜10的边缘部最好是倾斜度小的锥形。上述倾斜度小的锥形的角度α例如可定为约14°。通过作成倾斜度小的锥形,可减少透明电极的布线断裂,可良好地实施透明电极的图形化性。
根据上述的内容,如果例如使用负型抗蚀剂来实施曝光,则图4(a)中示出的渐变缝隙光刻掩模200可采用在反射显示区域中设置全透射区域、在透射显示区域中设置遮光区域、进而在电极布线迂回部分中设置了中间透射区域的掩模设计。总之,在电极布线迂回部分(区域X)中实施渐变缝隙光刻掩模200的中间透射区域的曝光。在中间透射区域中成为不照射覆盖膜10充分地硬化用的曝光量的条件。即,利用显影处理剥离中间透射区域的未硬化的树脂材料和遮光区域的树脂材料。因而,可制作平缓的锥形、即倾斜度小的锥形。此外,反射显示区域与透射显示区域之间(区域Y)实施渐变缝隙光刻掩模200的全透射区域和遮光区域的曝光。在全透射区域中,由于照射了覆盖膜10充分地硬化用的曝光量,故利用显影处理只剥离遮光区域的树脂材料。因而,可制作陡峭的锥形、即倾斜度大的锥形。
图4(b)是利用了衍射光的两面光刻掩模300。通过上述两面光刻掩模300利用光的衍射,可实施与以往不同的光刻工序。例如,说明使用负型抗蚀剂实施曝光的情况。对于两面光刻掩模300来说,在基板的两面上形成图形,例如在光刻掩模的上表面、即光照射侧形成了光衍射用的图形。如上所述,在采用了多间隙方式的半透射反射型液晶显示装置中,有源区内的反射显示区域与透射显示区域的覆盖膜10的边缘部(区域Y)最好是倾斜度大的锥形。此外,电极布线迂回部分的覆盖膜10的边缘部(区域X)最好是倾斜度小的锥形。因而,两面光刻掩模300可采用在反射显示区域中设置全透射区域、在透射显示区域中设置遮光区域、进而在电极布线迂回部分中设置了中间透射区域(利用光的衍射的两面图形区域)的掩模设计。在中间透射区域中成为不照射覆盖膜10充分地硬化用的曝光量的条件。即,利用显影处理剥离中间透射区域的未硬化的树脂材料和遮光区域的树脂材料。因而,可制作平缓的锥形、即倾斜度小的锥形。此外,反射显示区域与透射显示区域之间(区域Y)实施两面光刻掩模300的全透射区域和遮光区域的曝光。在全透射区域中,由于照射了覆盖膜10充分地硬化用的曝光量,故利用显影处理只剥离遮光区域的树脂材料。因而,可制作陡峭的锥形、即倾斜度大的锥形。
如上所述,通过象渐变缝隙光刻掩模200和两面光刻掩模300那样使用具有全透射区域、中间透射区域、遮光区域的光刻掩模,可高效地制作本发明的滤色基板100a。
(多间隙用滤色基板的制造工序)
图5和图6示出本发明的多间隙用滤色层的制造工序的例子。
首先,在图5的工序P01中,形成光反射膜8。关于光反射膜的材料,例如利用溅射法等例如以约0.2μm的均匀的厚度对Al(铝)膜进行成膜。然后,根据需要进行光刻法和刻蚀处理,制作所希望的光反射膜8。
其次,在工序P02中,形成滤色层7。以覆盖基板1b的整个面的方式涂敷彩色抗蚀剂(红)。利用由颜料进行了着色的丙烯酸类或环氧类等的树脂材料,例如以约2μm的厚度形成该彩色抗蚀剂(红)。再有,在此,利用由伴随曝光的光反应而硬化的负型的彩色抗蚀剂(红)在所希望的位置上形成红滤色层7a。以覆盖基板1b的整个面的方式涂敷彩色抗蚀剂(绿)。该彩色抗蚀剂(绿)是负型的抗蚀剂,例如以约2μm的厚度来形成。而且,利用负型的彩色抗蚀剂(绿)在所希望的位置上形成绿滤色层7b。再者,涂敷彩色抗蚀剂(蓝)。该彩色抗蚀剂(蓝)是负型的抗蚀剂,例如以约2μm的厚度来形成。而且,利用负型的彩色抗蚀剂(蓝)在所希望的位置上形成蓝滤色层7c。
其结果,如图1、图2或图3中所示,以具有条状排列的方式分别形成了红滤色层7a、绿滤色层7b、蓝滤色层7c。
其次,在工序P03中,涂敷覆盖膜10。以覆盖配置了滤色层7的基板1b的整个面的方式涂敷覆盖膜10。利用丙烯酸类等的透明树脂材料,例如以约2μm的厚度涂敷该覆盖膜10。
其次,在工序P04中,对覆盖膜10进行图形化。例如,使用渐变缝隙光刻掩模200进行曝光。此时,使反射显示区域和透射显示区域上的覆盖膜10的膜厚不同,使液晶显示面板100A的液晶的层厚d最佳化。
再者,通过使用上述渐变缝隙光刻掩模200,像素内的反射显示区域与透射显示区域之间的覆盖膜10的边缘部(区域Y)最好具有倾斜度大的锥形。上述倾斜度大的锥形的底边与高度的比最好是4∶1至2∶1。上述倾斜度大的锥形的角度β可定为约26°。通过作成倾斜度大的锥形,可使反射显示区域与透射显示区域的边界部分的光程差的偏移为最小限度,可提高半透射反射型液晶显示装置100A的对比度。
此外,通过使用上述渐变缝隙光刻掩模200,可将处于显示区域的周边区域的电极布线迂回部分上的覆盖膜10的边缘部(区域X)作成倾斜度小的锥形。上述倾斜度小的锥形的底边与高度的比最好是8∶1至4∶1。例如,倾斜度小的锥形的角度α可定为约14°。通过作成上述倾斜度小的锥形,在覆盖膜10的上方设置的透明电极2b的图形化性变得良好。因此,可减少液晶显示面板100A的透明电极的断裂(线缺陷不良),可提供良好的画面显示。
然后,在工序P05中,形成透明电极2b。然后,形成图1中示出的采用了多间隙方式的滤色基板100a。
因而,与本发明有关的滤色基板100a上的覆盖膜10最好在有源区内的边缘部(区域Y)中具有倾斜度大的锥形,在电极布线迂回部分的边缘部(区域X)中具有倾斜度小的锥形。由于具有上述倾斜度大的锥形和上述倾斜度小的锥形的滤色基板100a的缘故,本发明可提供高对比度且线缺陷不良少的、采用了多间隙方式的半透射反射型液晶显示面板。
〔第2实施例〕
本实施例涉及具有在液晶显示装置用基板上形成的特定的层具有不同的锥形这样的特征并具有取向控制凸起的滤色基板。取向控制凸起具有多个斜面,被配置在滤色层上。而且,位于红滤色层、绿滤色层和蓝滤色层的各点上的取向控制凸起的特征在于是具有不同的锥形角的三角形(或椭圆形)。在各滤色层上的凸起的形状中,红滤色层上的凸起具有倾斜度最大的锥形,其次,绿滤色层上的凸起的锥形具有稍小的角度,而且,蓝滤色层上的凸起的锥形具有最小的角度。
〔垂直取向模式〕
在多个取向分割型垂直取向模式液晶显示装置(MVA-LCD)中,在电压未施加时全部的液晶分子在取向膜上垂直地立起的状态下进行了排列,通过在电压施加时液晶分子倒下,来进行显示控制。再者,将液晶分子倒下方向设计成在1点内在每个邻接的区域中不同,采用了液晶的取向在1点内被分割为多个取向的结构。上述分割方式是通过在构成液晶面板的基板上设置控制液晶分子的取向的凸起(取向控制凸起)来控制液晶分子的取向而不实施研磨处理的技术。即,利用上述取向控制凸起,在1点内将液晶分子的取向方向分割为多个方向,将其分割面积设计成各自相等。在滤色层一侧和阵列一侧这两侧设置了上述取向控制凸起,在进行了单元化时,形成为交替地排列。此外,也可在某一方的基板上形成取向控制凸起。
如上所述,MVA-LCD是通过使用垂直取向模式和取向分割型方式来实现液晶显示装置的宽视野角化的技术。
在本发明中,由于可在同一层内制作多个不同的锥形角度,故可在红滤色层、绿滤色层、蓝滤色层的每个滤色层中将上述取向控制凸起的形状制作为最佳的形状。通过对于各种颜色分别调节取向控制凸起的锥形形状,可实现液晶分子的初始倾斜角的最佳化。即,通过调节液晶分子的初始倾斜角,可变更电压-透射率曲线的陡峭性,故可在滤色层中改善不充分的色特性。
例如,通过减小蓝滤色层的凸起的锥形,减小了位于其上方的液晶分子的初始倾斜角。而且,通过稍微增加绿滤色层的凸起的锥形,可稍微增加位于其上方的液晶分子的初始倾斜角。而且,通过进一步增加红滤色层的凸起的锥形,可进一步增加位于其上方的液晶分子的初始倾斜角。这样,通过使各滤色层上的初始倾斜角最佳化,可调节在同一单元间隙时发生的电压-透射率曲线的偏移,可改善液晶显示装置的色再现性。因而,最好以下述方式使凸起形状最佳化,即,按蓝滤色层、绿滤色层、红滤色层的顺序增大上述液晶分子的倾斜角。
即,本发明通过使液晶分子的初始倾斜角最佳化,可改善液晶显示面板的色感。因而,本发明可提供高图像质量的多个取向分散型垂直取向模式液晶显示面板。
〔液晶显示面板例2〕
使用图7、图8和图9说明具有本实施例的滤色基板的液晶显示面板的结构。图7示出多个取向分散型垂直取向模式液晶显示面板的剖面图。图8示出滤色基板的平面图,在图9(a)中示出滤色基板的一部分的放大图,在图9(b)中示出滤色基板的一部分的剖面图,图9(c)示出滤色基板的一部分的立体图。再有,本发明的滤色层的排列不限定于图8中示出的条状结构,也可应用于三角形排列或对角排列等各种排列。
图7中示出的液晶显示面板100B示出了反射型液晶显示面板。示出了液晶显示面板100B例如具有形成了透明电极2a的基板1a和在基板1a的相对一侧具有取向控制凸起11并具有配置了滤色层7的基板1b的情况。详细地说,在基板1b上设置了光反射膜8,在上述光反射膜8上配置了覆盖膜9。而且,在上述覆盖膜9上设置了红滤色层7a、绿滤色层7b、蓝滤色层7c这3色的滤色层7。
在上述滤色层7上对于各色具有带有多个斜面的凸起(取向控制凸起)11以用作垂直取向控制。对于本发明来说,位于红滤色层7a、绿滤色层7b、蓝滤色层7c的各点上的取向控制凸起11可具有不同的锥形。作为合适的锥形角的值,例如,对于红滤色层来说约为25~35°,对于绿滤色层来说约为15~25°,对于蓝滤色层来说约为9~19°。
如果通过了红滤色层7a、绿滤色层7b、蓝滤色层7c这3色的各着色光通过液晶层,由于液晶的波长依存性的影响的缘故,存在色感调节是困难的问题。但是,按照本发明,通过谋求上述取向控制凸起11的形状的最佳化,来谋求液晶分子的初始倾斜角的最佳化,可提供色感良好的液晶显示装置。详细地说,在上述取向控制凸起10中,较为理想的是,红滤色层7a上的取向控制凸起11a具有倾斜度最大的锥形,其次,绿滤色层7b上的取向控制凸起11b的锥形稍小,然后,蓝滤色层7c上的取向控制凸起11c的锥形具有最小的角度。即,红滤色层7a上的液晶分子的初始倾斜角最大,绿滤色层7b上的液晶分子的初始倾斜角稍小,而且,蓝滤色层7c上的液晶分子的初始倾斜角为最小的角度。利用液晶分子的初始倾斜角的最佳化,改善了因液晶所具有的波长依存性而发生的透射率(或反射率)随光波长而偏移的现象。总之,利用上述的初始倾斜角的最佳化来校正对于每种滤色层的颜色而不同的透射率(反射率)-电压曲线的偏移量,调整了色平衡,液晶显示装置的白色平衡变得良好。
因而,通过谋求各滤色层的取向控制凸起11的锥形的最佳化,可改善液晶显示面板的色感。以下,关于其细节来说明原因。
在液晶中具有波长分散性,液晶的复折射Δn随光的波长而不同。因而,以光程差(Δn·d)为x轴、透射率(或反射率)为y轴的情况的曲线随入射光的波长的变化而稍微偏移。即,分别通过了红滤色层7a、绿滤色层7b和蓝滤色层7c的透射光(反射光)因液晶的复折射Δn的缘故,在各波长(各着色光)中稍微偏移。但是,对于该现象来说,总之通过分别调节各滤色层7上的液晶的层厚d,可改善通过了各滤色层7的透射光(反射光)的各波长(各着色光)中透射率(反射率)的偏移。此外,即使使用调节各滤色层7上的液晶分子的初始倾斜角的方法,也可改善上述偏移。即,在多个取向分散型垂直取向模式的情况下,通过调节在各滤色层7上形成的取向控制凸起11的形状、即锥形,可使在其上方存在的液晶分子的初始倾斜角最佳化。
在现有的光刻技术中,同一层内的图形边缘部分的角度大体相同。因此,在取向控制凸起的锥形的图形化实施时,使用一次曝光处理难以谋求各自的锥形的最佳化。
但是,本发明在同一层中可具有多个不同的角度,即,可调节各滤色层7上的取向控制凸起11的锥形。这样,谋求取向控制凸起11的锥形的最佳化就与谋求液晶分子的初始倾斜角的最佳化相联系,可改善液晶显示面板的光学特性。
在此,例如说明在常黑(在没有电压施加时呈黑显示的液晶显示装置)模式中红色光、绿色光、蓝色光的光程差与透射率的关系。红色光、绿色光、蓝色光的透射率的极小值在Δn·d=0.5附近大体显示出零的值,但随红色光、绿色光、蓝色光而偏移。因而,如果选择液晶的层厚d使得绿色光的透射率为极小值,则红色光和蓝色光发生了漏泄,例如黑显示作为整体,呈带有紫色的色感。因此,最好这样来调节液晶的层厚d,使得各色的透射率为极小值。此外,即使使用调节液晶分子的初始倾斜角的方法作为其它的方法,也能进行改善。即,调节取向控制凸起11的锥形,使之按蓝滤色层7c、绿滤色层7b、红滤色层7a的顺序增大液晶分子的初始倾斜角,可制作色感良好的液晶显示装置100B。
再有,通过用光学显微镜或电子显微镜观察,可测定上述取向控制凸起11的锥形的角度。此外,作为上述以外的测定方法,也可用台阶差计或AFM来测定。
再者,在上述取向控制凸起11的上方配置了透明电极2b。
而且,在液晶显示装置100B中,经密封材料3贴合了上述基板1a与被配置了本发明的取向控制凸起11的基板1b,在液晶显示装置100B的内部封入了液晶4。此外,在基板1a的外表面上按顺序配置了相位差片6a和偏振片5a。
再有,与本发明有关的液晶显示装置100B中,可在基板1a上设置了例如TFD(薄膜二极管)元件或TFT(薄膜晶体管)元件等的开关元件,此外,也可应用于在形成了上述开关元件的基板一侧设置了光反射膜8的结构。
如上所述,利用设置了具有多个不同的角度的取向控制凸起11的滤色基板构成了液晶显示装置100B。而且,本发明可根据滤色层的各色来调节上述取向控制凸起11的形状,可改善因液晶的波长依存性的影响导致的白色平衡的偏移。
(掩模例2)
图10示出与本发明有关的掩模例。图10(a)示出半色调掩模,图10(b)示出渐变缝隙光刻掩模,图10(c)示出利用光衍射、在中间透射区域中附加了细孔的光刻掩模(以下记为细孔光刻掩模)。
图10(a)示出了半色调掩模400。如上所述,半色调掩模可具有全透射区域、中间透射区域和遮光区域。因此,本发明通过调节半色调掩模400的光学浓度,对于同一树脂层内的锥形角可具有多个不同的角度。
第2实施例的液晶显示面板100B是多个取向分割型垂直取向模式液晶显示装置,通过在1点内设置垂直取向控制凸起11,可实施液晶分子的取向控制而不使用研磨处理。
如上所述,可根据滤色层7的各色来调节本发明的垂直取向控制凸起11的锥形。通过调节上述垂直取向控制凸起11的锥形,可谋求液晶分子的初始倾斜角的最佳化。而且,可使液晶显示面板的白色平衡变得良好。
详细地说,如图9(b)中所示,较为理想的是,红滤色层7a上的取向控制凸起11a具有倾斜度最大的锥形,绿滤色层7b上的取向控制凸起11b的锥形稍小,然后,蓝滤色层7c上的取向控制凸起11c的锥形具有最小的角度。换言之,增大取向控制凸起11a的锥形,使得红滤色层7a上的液晶分子的初始倾斜角为最大。其次,稍微减小取向控制凸起11b的锥形,使得绿滤色层7b上的液晶分子的初始倾斜角稍小。然后,使取向控制凸起11c的锥形为最小,以使蓝滤色层7c上的液晶分子的初始倾斜角为最小,这是较为理想的。再有,也可如第1实施例那样设置形成显示区域的周边区域的电极布线迂回部分的、具有锥形的基底层。此时,希望基底层的锥形的倾斜度至少比红的滤色层上的树脂层的锥形小,且比红、绿、蓝的各滤色层上的树脂层的锥形小。
以下根据上述的内容说明半色调掩模400的光学浓度设计。但是,作为取向控制凸起11的树脂材料,使用负型抗蚀剂进行了说明,但本发明也可使用正型抗蚀剂来制作。
在图10(a)中示出的400R的区域中,可制作红滤色层7a上的取向控制凸起11a,在400G的区域中,可制作绿滤色层7b上的取向控制凸起11b,400B的区域中,可制作蓝滤色层7c上的取向控制凸起11c。由于上述取向控制凸起11的剖面是具有三角形(或椭圆形)的凸起的缘故,在取向控制凸起的顶点部中使用了全透射区域或比较高的透射率区域,在倾斜部中使用了中间透射区域,在平面区域中使用了遮光区域。
如上所述,对于取向控制凸起11来说,红滤色层7a上的取向控制凸起11a具有倾斜度最大的锥形,绿滤色层7b上的取向控制凸起11b的锥形稍小,然后,蓝滤色层7c上的取向控制凸起11c的锥形具有最小的角度。因此,将400R区域整体的透射率设计成最高。400G区域整体的透射率稍低,然后,400B区域整体的透射率最低。即,由于按400R、400G、400B的顺序减小曝光量,故如果实施显影处理,则形成与各曝光量对应的膜厚,可得到所希望的锥形角。总之,在400R的区域中形成的取向控制凸起11a可具有倾斜度最大的锥形,上述倾斜度具有最大的角度,在400B的区域中形成的取向控制凸起11c可具有角度最小的锥形。
图10(b)示出了渐变缝隙光刻掩模500。该渐变缝隙光刻掩模500可具有与上述半色调掩模400相同的光学浓度设计图形。因而,在400R的区域中形成的取向控制凸起11a可具有倾斜度最大的锥形,上述倾斜度具有最大的角度,在400B的区域中形成的取向控制凸起11c可具有角度最小的锥形。
图10(c)示出了利用衍射光的细孔光刻掩模600。可实施与以往不同的光刻工序。例如,说明使用负型抗蚀剂实施曝光的情况。在细孔光刻掩模600中,在中间透射区域中形成了细孔。在具有上述细孔(圆形开口)的光刻掩模600中,在圆形开口部中引起光的衍射,产生了光的衰减。即,即使在上述细孔光刻掩模600中,也与上述半色调掩模同样,可具有中间透射区域、此外可具有全透射区域和遮光区域。例如,在同一树脂层的边缘部分上设置上述圆形开口图形,可制作中间透射区域。总之,细孔光刻掩模600可具有与半色调掩模400和渐变缝隙光刻掩模500相同的光学浓度设计图形。因而,在400R的区域中形成的取向控制凸起11a可具有倾斜度最大的锥形,上述倾斜度具有最大的角度,在400B的区域中形成的取向控制凸起11c可具有角度最小的锥形。
本发明使用上述半色调掩模400、渐变缝隙光刻掩模500或细孔光刻掩模600,对于各滤色层的各种颜色,可使上述取向控制凸起11的边缘部中的锥形最佳化。
例如,各滤色层7上的取向控制凸起11的形状可具有三角形(或椭圆形)。而且,关于上述取向控制凸起11的形状,较为理想的是,红滤色层7a上的取向控制凸起具有倾斜度最大的锥形,绿滤色层7b上的取向控制凸起的锥形稍小,然后,蓝滤色层7c上的取向控制凸起的锥形具有最小的角度,可制作所希望的锥形的角度。
(垂直取向控制用滤色基板的制作工序)
图11和图12示出本发明的垂直取向控制用滤色基板的制作工序的例子。
首先,在图11的工序T01中,形成光反射膜8。关于光反射膜的材料,例如利用溅射法等例如以约0.2μm的均匀的厚度对Al(铝)膜进行成膜。然后,根据需要进行光刻法和刻蚀处理,形成所希望的图形。
其次,在工序T02中,形成绝缘膜9。可利用溅射法等对SiO2等的无机膜进行成膜以形成该绝缘膜9。此外,也可用旋转法等涂敷有机树脂材料。
其次,在工序T03中,形成滤色层。以覆盖基板1b的整个面的方式涂敷彩色抗蚀剂(红)。利用由颜料进行了着色的丙烯酸类或环氧类等的树脂材料,例如以约2μm的厚度形成该彩色抗蚀剂(红)。再有,在此,利用由伴随曝光的光反应而硬化的负型的彩色抗蚀剂(红)在所希望的位置上形成红滤色层7a。以覆盖基板1b的整个面的方式涂敷彩色抗蚀剂(绿)。该彩色抗蚀剂(绿)是负型的抗蚀剂,例如以约2μm的厚度来形成。而且,利用负型的彩色抗蚀剂(绿)在所希望的位置上形成绿滤色层7b。再者,涂敷彩色抗蚀剂(蓝)。该彩色抗蚀剂(蓝)是负型的抗蚀剂,例如以约2μm的厚度来形成。而且,利用负型的彩色抗蚀剂(蓝)在所希望的位置上形成蓝滤色层7c。
其结果,如图8和图9中所示,以具有条状排列的方式分别形成了红滤色层7a、绿滤色层7b、蓝滤色层7c。
其次,在工序T04中,涂敷取向控制凸起材料,使其覆盖配置了滤色层7的基板1b的整个面。该取向控制凸起材料最好使用丙烯酸等的透明树脂材料。
其次,在工序T05中,对取向控制凸起11进行图形化。使用上述半色调掩模400进行曝光。通过使用上述半色调掩模400,使滤色层7上的取向控制凸起11的锥形成为所希望的角度,可谋求最佳化。即,分别调节在红滤色层7a、绿滤色层7b、蓝滤色层7c上设置的取向控制凸起11的锥形的角度,可谋求液晶分子的初始倾斜角的最佳化。即,在本发明中通过谋求液晶分子的初始倾斜角的最佳化,可改善因液晶所具有的波长依存性的影响发生的白色平衡的偏移以改善液晶显示装置的色感。
然后,在工序T06中,通过形成透明电极(ITO)2b,形成在图7中示出的多个取向分割型垂直取向模式中可采用的滤色基板100b。
因而,本发明的取向控制用滤色基板100b不仅提供宽视野角化液晶显示装置,而且可提供色感良好的、高图像质量的液晶显示装置。
此外,在滤色层7或取向控制凸起11与透明电极2b之间可设置保护膜。但是,上述保护膜最好是不损害取向控制凸起层的形状的薄膜。
〔其它的实施例〕
上述取向控制凸起11的形状不限定于此。即,液晶分子的取向状态可以是除此以外的状态,希望根据所希望的取向状态来选定取向控制凸起11的形状。
〔液晶显示面板的制造方法〕
参照图13说明制造图1中示出的液晶显示面板100A的方法。图13是示出液晶显示面板100A的制造工序的流程图。此外,液晶显示面板100B除了可省略研磨工序外,可与图13中示出的流程图同样地制造。
首先,利用上述的方法,制造在同一层内设置了具有多个不同的锥形的覆盖膜10的多间隙用滤色基板100a(工序S1)。再者,利用溅射法在红滤色层7a、绿滤色层7b、蓝滤色层7c、覆盖膜10上对透明电极2b进行成膜,利用光刻方式实施图形化,形成透明电极2b(工序S2)。
上述覆盖膜10的锥形具有多个不同的角度,该角度具有倾斜度大的锥形的角度和倾斜度小的锥形的角度。上述倾斜度大的锥形是有源区内的透射显示区域与反射显示区域的边界部(区域Y)。通过使用上述倾斜度大的锥形,可提高采用了多间隙方式的半透射反射型液晶显示装置的对比度。此外,上述倾斜度小的锥形是电极布线迂回部分(区域X)。通过使用上述倾斜度小的锥形,难以发生在覆盖膜10上设置的透明电极2b的布线断裂,可提供高品位的液晶显示装置。
其后,在透明电极2b上形成由未图示的聚酰亚胺树脂等构成的取向膜(工序S3)。
另一方面,制作对置基板1a(工序S4),用同样的方法形成透明电极2a(工序S5),进而在透明电极上形成未图示的取向膜(工序S6)。
然后,经密封材料3贴合上述的基板1a与基板1b,构成面板结构(工序S7)。以下述方式贴合基板1a与基板1b,使之利用在基板间分散地配置的未图示的衬垫等成为大体规定的基板间隔。
其后,从密封材料3的未图示的开口部注入液晶4,利用紫外线硬化性树脂等的密封材料堵住密封材料的开口部(工序S8)。在以这种方式完成了主要的面板结构后,根据需要利用粘贴等的方法在面板结构的外表面上安装相位差片或偏振片等(工序S9),完成采用了图1中示出的多间隙方式的半透射反射型液晶显示面板100A。
〔电子设备〕
其次,说明将使用了本发明的滤色基板的液晶显示面板100A、100B用作电子设备的显示装置的情况的实施例。
图14是示出本实施例的整体结构的概略结图形化。在此示出的电子设备具有上述的液晶显示面板100A、100B和控制该面板的控制装置110。在此,将液晶显示面板100A、100B从概念上分成面板结构体101和用半导体IC等构成的驱动电路102来描述。此外,控制装置110具有:显示信息输出源111;显示信息处理电路112;电源电路113;以及时序发生器114。
显示信息输出源111包含:ROM(只读存储器);RAM(随机存取存储器)等的存储器;由磁记录盘或光记录盘等构成的存储单元;以及对数字图像信号进行调谐并输出的调谐电路等,它根据由时序发生器114生成的各种时钟信号,以预定格式的图像信号等的形态将显示信息供给显示信息处理电路112。
显示信息处理电路112具备:串一并变换电路;放大、倒相电路;偏转电路;灰度系数(γ)校正电路;以及箝位电路等众所周知的各种处理电路,它执行所输入的显示信息的处理,将该图像信号与时钟信号CLK一起供给驱动电路102。驱动电路102包含扫描线驱动电路、数据线驱动电路和检查电路。此外,电源电路113分别将预定的电压供给各构成要素。
其次,参照图15说明可应用本发明的液晶显示面板的电子设备的具体例。
首先,说明将本发明的液晶显示面板应用于可移动型的个人计算机(所谓的笔记本型个人计算机)的显示部的例子。图15(a)是示出该个人计算机的结构的立体图。如该图中所示,个人计算机710具备:备有键盘711的本体部712;以及应用了本发明的液晶显示面板的显示部713。
接着,说明将本发明的液晶显示面板应用于便携电话机的显示部的例子。图15(b)是示出该便携电话机的结构的立体图。
如该图中所示,便携电话机720除了具备多个操作按钮721外,还具备受话口722和送话口723,同时具备应用了本发明的液晶显示面板的显示部724。
再有,作为可应用本发明的液晶显示面板的电子设备,除了图15(a)中示出的个人计算机及图15(b)中示出的便携电话机外,还可举出液晶电视、寻像器型或监视器直接观察型的磁带摄像机、车辆导航装置、寻呼机、电子笔记本、计算器、文字处理器、工作站、可视电话、POS终端、数码相机等。
〔变形例1〕
此外,本发明的电光装置不仅可应用于无源型的液晶显示面板,而且可同样地应用于有源矩阵型的液晶显示面板(例如,具备TFT(薄膜晶体管)或TFD(薄膜二极管)作为开关元件的液晶显示面板)。此外,不仅可将本发明应用于液晶显示面板,也可将本发明同样地应用于电致发光装置、有机电致发光装置、等离子显示装置、电泳显示装置、场发射显示器、表面电导电子发射显示器等的电场发射显示装置等各种电光装置。
〔变形例2〕
对于本发明来说,除了使用上述的光刻掩模的方法外,作为其它的方法,可使用由通常的遮光区域和全透射区域构成的光刻掩模来谋求邻近间隙和曝光量的条件的最佳化,通过实施多次曝光来制造。此外,由于通过用同一掩模变更邻近间隙和曝光量的条件也可进一步变更在同一层中的锥形的角度,故也与低成本相联系。
如上所述,本发明的电光装置可提高辨认性。